[发明专利]一种基于背景认知的区域自适应海目标检测方法

说明书

本发明涉及一种基于背景认知的区域自适应海目标检测方法，主要解决现有技术在复杂海洋环境下抗杂波能力不足和目标检测性能差等问题。其实现步骤：1)数据预处理：将原始回波视频数据转为统一的距离维数和方位维数；2)背景认知分类处理：对预处理后的数据进行帧间滑窗统计判决，输出海杂波区，地杂波区和噪声区；3)区域自适应目标检测处理：对不同的区域自适应采取不同的检测方法；4)综合输出：将不同区域的检测结果相加，得到最终检测结果。本发明通过对回波背景进行认知分类，屏蔽地杂波，对海杂波区和噪声区采取不同的检测方法，提高了目标的检测概率，可用于改善岸基两坐标雷达在复杂海洋环境下的慢速弱目标探测及抗杂波能力。

技术领域

本发明属于雷达目标检测技术领域。

背景技术

海面慢速弱目标的检测问题一直以来是雷达领域研究的热点问题，由于对海探测雷达的回波背景比较复杂，回波通常包含海杂波，地杂波、目标回波和噪声。针对海面慢速弱目标的检测问题，工程上通常采用恒虚警检测方法。常用的恒虚警检测技术中有两大类，一类为空域上的滑窗式检测方法，即利用临近单元的杂波样本对杂波强度进行估计以形成检测门限，例如单元平均恒虚警等；另一类则是时域上的杂波图恒虚警处理方法，即利用雷达分辨单元多次扫描的回波样本对杂波强度进行估计。

滑窗式恒虚警检测方法适用于空域比较平稳、时域变化剧烈一些的杂波环境，由于海杂波在空域起伏较大，仅利用临近单元的杂波样本难以对杂波真实水平进行准确的估计，因此滑窗式恒虚警检测方法不太适用于海杂波背景。

杂波图恒虚警处理方法适用于空域或距离变化十分剧烈、时域却比较平稳的杂波环境，比如地杂波和海杂波。现有的杂波图检测方法存在以下的缺点：①传统杂波图是简单的幅度均值杂波图，为单参数杂波图，它只利用了杂波的均值信息。其更适合用于时域上比较稳定的地杂波环境，对于杂噪比变化范围比较大的海杂波，不能有效的控制虚警。②慢目标的多普勒频率低,现有的杂波图更新方式，在实时监测杂波起伏的同时，也容易将慢速目标误判为是静杂波，而降低慢目标分辨能力。

综上所述，常规的恒虚警检测方法无法适用于复杂的海洋环境，难以抑制复杂海洋环境下的多种类杂波。特别在强海杂波背景下，目标的回波信杂比较低，常规的恒虚警检测方法对弱小目标的探测能力不足。

发明内容

本发明针对背景技术存在的不足，基于岸基对海两坐标雷达，提出了一种基于背景认知的区域自适应海目标检测方法。该技术主要包含两个处理过程，一个是背景认知处理，即根据雷达不同种类回波的统计特性差异，采用帧间滑窗统计判决的方法对雷达回波区域进行准实时分类。另一个是区域自适应目标检测，即依据背景认知分类的结果，对不同的回波背景采用不同的检测方法。特别是对于海杂波区域，采用杂波图和恒虚警组合的处理方式，保证对海面慢速弱目标的有效检测。技术方案如下：

步骤1：数据预处理

对雷达原始视频数据进行数据重排整理，通过重采样的方式将每个周期的雷达原始视频数据转为固定的距离维数和方位维数。

步骤2：背景认知分类处理

首先构建一个视频缓存矩阵用于保存多个周期的预处理后视频数据，然后进行帧间滑窗统计判决，过程如下：

(2.1)将当前周期数据保存至视频缓存矩阵；

(2.2)当缓存周期数小于判决所需周期数时，接收下一周期雷达原始视频数据，转步骤1。当缓存周期数大于等于判决所需周期数时，转步骤(2.3)。

(2.3)分别对视频缓存矩阵在帧间求均值和方差，得到视频均值矩阵和视频方差矩阵；视频均值矩阵大于门限1且视频方差矩阵小于门限2的元素，记为地杂波参考矩阵；视频均值矩阵大于门限3且视频方差矩阵大于门限4的元素，记为海杂波参考矩阵；

(2.4)分别对地杂波参考矩阵和海杂波参考矩阵进行连通域检测，得到海杂波区域矩阵和地杂波区域矩阵。